《2017年高考一轮：5.2《人造卫星与宇宙航行》ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017年高考一轮：5.2《人造卫星与宇宙航行》ppt课件（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课标版 物理 第 2讲 人造卫星与宇宙航行 一、三个宇宙速度 (1)第一宇宙速度 (环绕速度 ): km/s,是人造地球卫星的最小发 射速度 ,也是人造地球卫星的最大环绕速度。 (2)第二宇宙速度 (脱离速度 ): km/s,是物体挣脱地球的引力束 缚需要的最小发射速度。 (3)第三宇宙速度 (逃逸速度 ): km/s,是物体挣脱太阳的引力束 缚需要的最小发射速度。 教材研读 测 1 (辨析题 ) (1)第一宇宙速度是地球人造卫星最小的环绕速度。 ( ) (2)每颗星球的第一宇宙速度都是相同的。 ( ) (3)“嫦娥三号”探测器的发射速度要大于第二宇宙速度。 ( ) (4)火星探测器“好奇号”
2、的发射速度要大于第二宇宙速度。 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 二、人造卫星 (1)轨道平面一定 :轨道平面和 平面重合。 (2)周期一定 :与地球 周期相同 ,即 T=24 h=86 400 s。 (3)角速度一定 :与地球自转的角速度相同。 (4)高度一定 :据 G =m r得 r= =04 星离地面高度 h= 6R(为恒量 )。 (5)速率一定 :运动速率 v=2r/T=km/s(为恒量 )。 (6)绕行方向一定 :与地球自转的方向 。 223 2自转 (1)极地卫星运行时每圈都经过 ,由于地球自转 ,极地卫星可 以实现全球覆盖。 (2)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀
3、速圆周运动的卫星 ,其运行的 轨道半径可近似认为等于 ,其运行线速度约为 km/s。 (3)两种卫星的轨道平面一定通过 。 南北两极 地球的半径 球的球心 自测 2 (2015湖北重点中学第二次联考 ,19)(多选 )2013年 12月 16日“嫦娥 三号”卫星发射成功 ,“嫦娥三号”卫星环月工作轨道为圆轨道 ,轨道高度 为 230 行周期 135 已知引力常量为 G、月球平均半径为 R,仅利 用以上条件能求出的物理量是 ( ) C.“嫦娥三号”卫星对月球的吸引力 答案 对“嫦娥三号”卫星 , =m (R+h),已知 R、 , 可求月球的质量 M,选项 又 GM=2,可得月表的重力加速度 选项
4、 因“嫦娥三号”卫星的质量和月球自转周期未知 ,故无法求出“嫦 娥三号”卫星对月球的吸引力和月球同步卫星离月球表面的高度 ,选 项 C、 2()2T在轨道不同位置可能具有相同的速率 它们的轨道半径有可能不同 它们的轨道平面一定会重合 答案 B 根据开普勒第三定律 =C(常数 ),可知只要椭圆轨道的半长 轴与圆轨道的半径相等 ,两者的周期就相等 ,沿椭圆轨道运行的 卫星在以长轴为对称轴的对称点上具有相同的速率 ,故 由 G =m r,解得 r= ,对于地球同步卫星其周期 T=24小时 ,故其轨道半径 一定 ,经过北京上空的卫星轨道有无数条 ,轨道平面与赤道平面 的夹角可以不同 ,故轨道平面可以不
5、重合 , 3223 24测 3 关于环绕地球运行的卫星 ,下列说法正确的是 ( ) 不可能具有相同的周期 考点一 卫星运行特征分析 万有引力提供向心力 ,即 G =m =m( )2r (1)线速度 v:由 G =m 得 v= ,随着轨道半径的增加 ,卫星的线速度减小。 (2)角速度 :由 G = ,随着轨道半径的增加 ,卫星的角速度 减小。 2(3)周期 T:由 G =m r,得 T=2 ,随着轨道半径的增加 ,卫星的周期 增大。 2224 3 典例 1 (2015福建理综 ,14,6分 )如图 ,若两颗人造卫星 a和 圆周运动 ,a、 的距离分别为 速度大小分别为 ( ) A. = B. =
6、 C. =( )2 D. =( )2 答案 A 万有引力提供卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力 ,有 G = m ,所以 v= ,则 = , 1221)卫星的环绕半径 v、角速度 、周期 T、向心加 速度 一旦 则 v、 、 T、 与卫星的质量 (2)对于环绕地球运动的卫星 ,若半径 其周期 线速度 v、角速度 、向心加速度 若半径 其周期 线速度 v、角速度 、向 心加速度 (3)同一颗卫星 ,轨道半径越大 ,动能越小 ,势能越大 ,机械能越大。 1 (2015黑龙江东部地区联考 )甲、乙为两颗地球卫星 ,其中甲为地球同 步卫星 ,乙的运行高度低于甲的运行高度 ,两卫星轨道均可视为圆轨道。以
7、下判断正确的是 ( ) 答案 C 据题意 ,甲为地球同步卫星 ,乙的运行高度低于甲的运行高度 , 则据 G =,可得 T= ,由于甲的运行轨道半径 则甲的运 224 234 周期较大 ,据 G =m ,可得 v= ,由于乙的运行轨道半 径大于地球半径 ,则乙的运行速度小于第一宇宙速度 ,据 G = 得 a=G ,因甲的运行轨道半径较大 ,则甲的加速度较小 , 由于甲是地球同步卫星 ,它的轨道与地球赤道在同一平面 ,故不能经过北极 正上方 , 2周期为地球自转周期 T=24 h,运动半径为地球 半径 R,万有引力与地面对其支持力的合力提供向心力 ,即 G ma=m R。 轨道半径略大于地球半径
8、R,即可认为近似等于 R,万有 引力提供向心力 ,即 G =mg=m 。运行速度为第一宇宙速度 v= = =7.9 km/s,周期 =2 =84 周期为地球自转周期 T=24 h,万有引力提供向心力 ,即 G =ma=m r。轨道半径为 r= =07 m。 223 2地球同步卫星、近地圆轨道卫星、地球赤道上相对地面静止的物体的运动比较 典例 2 (2015广西四市第一次联考 ,17)地球同步卫星与地心的距离为 r,运 行速率为 心加速度为 球赤道上的物体随地球自转的向心加速度 为 一宇宙速度为 知地球质量为 M,地球半径为 R,引力常量为 G。 则下列关系式正确的是 ( ) 答案 A 对地球同
9、步卫星和“近地”卫星 ,由 G =, =, 得 r =R ,选项 对同步卫星 ,由 G = M= ,选项 第 一宇宙速度 ,选项 设地球同步卫星的角速度为 ,则 2r,2R,得 项 2121受力不同 ;赤道上的物体与同步轨道卫星周期相同 ,轨道半径不同 ,受力不同 ;近地圆轨道卫星与同步轨道卫星受力性质相同 ,半径不同。在此基础上要理解并记住以下结论 : 近地卫星与赤道上物体的轨道半径近似相同 ,同步卫星的轨道 半径较大。 同步卫星与赤道上物体的运行周期相同。由 T=2 可知 , 近地卫星的周期要小于同步卫星的周期。 T近 3近地卫星和同步卫星都只受到万有引力作用 ,由万有引力充 当向心力。满
10、足万有引力充当向心力所决定的天体运行规律。赤道上的 物体由万有引力和地面支持力的合力充当向心力 (或说成万有引力的分力 充当向心力 ),它的运动规律不同于卫星的运动规律。 2 (2015山东理综 ,15,6分 )如图 ,拉格朗日点 处 在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下 ,可与月球一起以相同的周 期绕地球运动。据此 ,科学家设想在拉格朗日点 使其与月球 同周期绕地球运动。以 小 ,下判断正确的是 ( ) a3 a1 a1 a2 答案 D 地球同步卫星受月球引力可以忽略不计 ,表明地球同步卫星距 离月球要比空间站距离月球更远 ,则地球同步卫星轨道半径 间站轨 道半径 球轨道半径 r2r1 = ,所以 a3题意知空间站与月球周期相等 ,由 ma=m( )2r1, 以 a2此 a3a2正确。 2T22T22T对于人造地球卫星 ,由 G =m ,得 v= ,该速度指的是人造地球卫星 在轨道上的运行速度 ,其大小随轨道半径的增大而减小。但由于人造地球 卫星发射过程中要克服地球引力做功 ,增大势能 ,且卫星在半径较大的轨道 与在半径较小的轨道上正常运行时相比 ,增大的势能大于减小的动能 ,所以 卫星在半径较大的轨道上运行时具有的机械能较大 ,所以将卫星发射到离 地球越远的轨道上
